【正文】 ....................................................... 22 射頻接口模塊 ............................................................................................................ 26 天線設(shè)計(jì)部分 ............................................................................................................ 27 高頻濾波電路 .................................................................................................. 27 天線及匹配電路 .............................................................................................. 28 接收電路 .......................................................................................................... 29 電源與存儲(chǔ)模塊 ........................................................................................................ 30 電源電路 .......................................................................................................... 30 存儲(chǔ)電路 .......................................................................................................... 30 時(shí)鐘與 RS232 接口模塊 .......................................................................................... 31 時(shí)鐘電路 .......................................................................................................... 31 RS232 接口電路 .............................................................................................. 32 人機(jī)交互界面模塊 .................................................................................................... 33 5 讀寫器軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 35 總結(jié) .......................................................................................................................................... 48 致謝 .......................................................................................................................................... 49 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 50 附錄 .......................................................................................................................................... 51 1 1 緒論 無(wú)線射頻識(shí)別（ RFID, Radio Frequency Identification） 技術(shù)通常是以微小的無(wú)線收發(fā)器為標(biāo)簽（ Tag）來(lái)標(biāo)志某個(gè)物體，這個(gè)物體在 RFID 技術(shù)中常稱為對(duì)象（ Object）。作為標(biāo)簽的無(wú)線收發(fā)器通過無(wú)線電波將這些數(shù)據(jù)發(fā)射到附近的識(shí)讀器（ Reader）。 無(wú)線射頻識(shí)別 （ RFID）是結(jié)合了無(wú)線電、芯片制造及計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的新技術(shù)，是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種全新形式 。 一套完整的 RFID 系統(tǒng) , 是由閱讀器 ， 電子標(biāo)簽 （ 也就是所謂的應(yīng)答器 ），天線 及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部 分 所組成 , 其工作原理是閱讀器發(fā)射一特定頻率的無(wú)線電波能量給應(yīng)答器 , 用以驅(qū)動(dòng)應(yīng)答器電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)閱讀器便依序接收解讀數(shù)據(jù) , 送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理 。 射頻技術(shù)發(fā)展及對(duì)未來(lái)的展望 自 1948 年 Harry Srockman 提出的“利用能量反射的方式進(jìn)行通信” 奠定射頻識(shí)別技術(shù)理論基礎(chǔ)以來(lái)，在 1950～ 2021 年，該技術(shù)得到了空前的發(fā)展，各式各樣的 RFID產(chǎn)品已然成為人們生活的一部分，并逐漸取代了傳統(tǒng)的接觸式 IC 卡技術(shù)。于是由 UCC（北 美統(tǒng)一碼協(xié)會(huì)）和 EAN（歐洲商品編碼協(xié)會(huì)）共同組建的專門負(fù)責(zé) RFID 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu) —— EPCglobal（全球電子產(chǎn)品碼協(xié)會(huì)）編應(yīng)運(yùn)而生了。這一態(tài)勢(shì)也促使我國(guó)加大了 RFID 技術(shù)的發(fā)展力度，尤其是大型企業(yè)對(duì) RFID 技術(shù)的需求，更大大的推動(dòng)了 RFID 技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展。射頻識(shí)別 技術(shù)在各行各業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用大體可以分為以下幾類： 物流管理 目前射頻識(shí)別技術(shù)在物流，特別是在供應(yīng)鏈方面的應(yīng)用，可以讓商場(chǎng)管理者很好的 2 管理自己的庫(kù)存，使得不會(huì)出現(xiàn)商品脫銷的情況，針對(duì)商品的銷售情況還可以 讓商家提前做出一些銷售策略，通知商家什么時(shí) 候該跟供應(yīng)商聯(lián)系等。 ①如果被識(shí)別物體的形狀是規(guī)則的，那么標(biāo)簽的安裝問題就比較容易解決，只要方向正確， 閱讀器在讀卡的時(shí)候就不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤；對(duì)于形狀不規(guī)則的被識(shí)別物體，安裝完標(biāo)簽后可能會(huì)影響系統(tǒng)的讀卡方向，導(dǎo)致讀卡出現(xiàn)錯(cuò)誤。一般來(lái)說，液體、金屬性質(zhì)的被識(shí)別物體一般 采用的是低頻段或高頻段的系統(tǒng)，而對(duì)于其他的被識(shí)別物體（可導(dǎo)電的物體除外）一般采用的是超高頻段的系統(tǒng)。 ④ 由于標(biāo)簽是一次性用品，廠家要不斷的投資生產(chǎn)，所以標(biāo)簽的使用要視被識(shí)別物體本身的價(jià)值而定。 ⑤ 由于一些特殊環(huán)境的外界干擾比較大，或者是系統(tǒng)本身的要求，所以在這一類環(huán)境中的安裝系統(tǒng)的時(shí)候，也要選取合適的頻段。利用這個(gè)顯著的特點(diǎn)，射頻識(shí)別技術(shù)可以做成一個(gè)很好的商品防偽系統(tǒng)；由于射頻識(shí)別具有很強(qiáng)的穿透性，所以即使是將標(biāo)簽貼在商品的外包裝內(nèi)也可以讀取標(biāo)簽的序列號(hào)，進(jìn)行真?zhèn)蔚谋嬲J(rèn)。 門禁 一些公司目前所使用的考勤機(jī)和現(xiàn)在校園內(nèi)的門禁系統(tǒng)就是射頻識(shí)別系統(tǒng)。拿校園內(nèi)的門禁系統(tǒng)來(lái)說，一般都是事先用讀卡器將學(xué)生對(duì)應(yīng)的信息寫到射頻卡的某個(gè)塊中，而控制射頻芯片的單片機(jī)的 RAM中存有該學(xué)生的信息，該學(xué)生將卡靠近閱讀器的時(shí)候，閱讀器讀取卡中的信息，并與單片機(jī) RAM 中的信息進(jìn)行比較，如果相同，單片機(jī)便控制門鎖開鎖； 3 這就射頻識(shí)別技術(shù)在門禁應(yīng)用 中的思想。目前射頻識(shí)別技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，可以說美國(guó)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在其他國(guó)家前面的。也可以將標(biāo)簽或閱讀器安裝到戰(zhàn)略資源上，以確保對(duì)其的管理和安全狀況。先不論該傳言是否屬實(shí)，我相信射頻技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在是完全可以實(shí)現(xiàn)的。 射頻設(shè)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) IC卡按卡與外界數(shù)據(jù)傳送的形式不同，分為接觸式 IC卡和非接 觸式 IC 卡。現(xiàn)在常見的是接觸式 IC卡，這類卡的讀寫操作速度較慢，操作也不方便，每次讀寫時(shí)必須把卡正確地插入到讀寫器的口槽才能完成數(shù)據(jù)交換。非接觸式 IC 卡是基于電磁感應(yīng)原理開發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品。目前 Philips 公司的 Mifare卡現(xiàn)在是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，應(yīng)用越來(lái)越廣。 Mifare 卡是一種智能卡 ,內(nèi)建有中央微處理機(jī)等，使卡的安全保密性、認(rèn)證邏輯等微操作控制有序進(jìn)行。隨著技術(shù)的進(jìn)步， PHILIPS 公司現(xiàn)在生產(chǎn)了功能及性能更好的讀卡芯片 (例如 :MFRC500)，我們就是以這種芯片為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)和開發(fā) Mifare 射頻卡讀寫器。 ISO/IEC 14443A 標(biāo)準(zhǔn)是“識(shí)別卡 — 近耦合 IC 卡“ Type A” 的標(biāo)準(zhǔn)，用于工作頻率為 的非接觸式近耦合 IC卡的標(biāo)準(zhǔn)，由物理特征、射頻接口、初始化和防碰撞及傳輸協(xié)議這幾部分組成。 課題研究任務(wù)及 工作安排 該課題主要任務(wù)是利用射頻識(shí)別技術(shù)（ RFID） 完成 基于 IC卡 RFID 讀卡器的設(shè)計(jì) ，通過對(duì) IC 卡的操作實(shí)現(xiàn)讀取卡號(hào)的功能，并通過液晶顯示讀卡信息。 5 2 RFID 系統(tǒng)的相關(guān)理論 MIFARE 射頻卡概述及現(xiàn)狀 MIFARE 卡是目前世界上使用量最大、技術(shù)最成熟、性能最穩(wěn)定、內(nèi)存容量最大的一種感應(yīng)式智能 IC 卡。當(dāng)卡片靠近讀寫器表面時(shí)即可完成對(duì)卡中數(shù)據(jù)的讀寫操作，成功地解決了無(wú)源和免接觸這一難題，是電子器件領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破。國(guó)內(nèi)目前出現(xiàn)了 MIFARE 卡的兼容產(chǎn)品。 接觸式與非接 觸式 IC 卡之比較 表 21 接觸式與非接觸式 IC卡之 比 項(xiàng)目 接觸式 IC 卡 非接觸式 IC 卡 Memory容量 大 多種選擇 安全性 高 高 Chip 來(lái)源 廣 廣 本土化能力 已可 已量產(chǎn) 成本 貴 非常貴 一卡多用 無(wú) 用途非常廣泛 Access速度 較慢 快速 使用壽命 長(zhǎng) 10年 非接觸卡的優(yōu)點(diǎn) 與接觸式相比較 ,非接觸式卡具有以下優(yōu)點(diǎn) ： （ 1）可靠性高 非接觸式與讀寫器之間無(wú)機(jī)械接觸 ,避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障 ， 例如 ： 由于粗暴插卡 ， 非卡外物插入 ， 灰塵或 油污導(dǎo)致接觸不良造成的故障。 （ 2） 操作方便 由于非接觸通訊 ， 讀寫器在 10CM 范圍內(nèi)就可以對(duì)卡片操作 ， 所以不必插撥卡，非 6 常方便用戶使用 。 （ 3） 防沖突 非接觸式卡中有快速防沖突機(jī)制 ， 能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾 ， 因此，讀寫器可以 “ 同時(shí) ” 處理多張非接觸式 。 （ 4） 可以適合于多種應(yīng)用 非接觸式卡的序列號(hào)是唯一的 ， 制造廠家在產(chǎn)品出廠前已將此序列號(hào)固化 ， 不可再更改 。 非接觸式卡在處理前要與讀寫器之間進(jìn)行三次相互認(rèn)證 ， 而且在通訊過程中所有的數(shù)據(jù)都加密。 接觸式卡的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它一卡多用 ,能運(yùn)用于不同系統(tǒng) ， 用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)定不同的密碼和訪問條件。非接觸式的讀寫過程，通常由 非接觸型與讀寫器 之間通過無(wú)線電波來(lái)完成讀寫操作。另一部分則是結(jié)合數(shù)據(jù)信號(hào)，指揮芯片完成數(shù)據(jù)、修改、存儲(chǔ)等，并返回給讀寫器。 MIFARE 非接觸式 IC 卡的標(biāo)準(zhǔn) 長(zhǎng)寬厚合乎國(guó)際信用卡規(guī)格 ISO10536 標(biāo)準(zhǔn)。 卡片壽命十年或重寫十萬(wàn)次。 讀取距離依需求可分 CM、 10 CM兩種規(guī)格。 作業(yè)環(huán)境： 20℃ ～ 50℃。 7 資料傳輸速度： 106k bit/sec。 內(nèi)建記憶晶片（ EEPROM） 非接觸 射頻卡的應(yīng)用 前景 由于有 比 接觸式 IC 卡更多的優(yōu)點(diǎn)，在未來(lái)卡片應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展性上，是非常樂觀的。非接觸式 IC 卡大多應(yīng)用在交通工具儲(chǔ)值卡或大型民營(yíng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部使用的儲(chǔ)值卡停車及門禁考勤管理和大型會(huì)議報(bào)到卡。 MIFARE 卡工作原理 卡片由一個(gè)卷繞天線和特定用途集成電路模塊組成 。 一個(gè)控制單元和一個(gè) 8K位 EEPROM 組成。射頻卡由耦合元件及微電子芯片組成 ， 沒有供電電源，它的能量、時(shí)鐘脈沖以及數(shù)據(jù)都是通過耦合單元由讀寫器提供，并回送信息給讀寫器。 L 1L 2P C D P I C C負(fù)載電阻線 圈 電 阻 圖 21 耦合回路等效電 MIFARE 射頻卡由天線和 ASIC（ 專用集成電路 ） 組成，天線是只有幾組繞線的線圈， 8